JP4740273B2 - 回転電機およびそれを用いたハイブリッド自動車 - Google Patents

回転電機およびそれを用いたハイブリッド自動車 Download PDF

Info

Publication number
JP4740273B2
JP4740273B2 JP2008052794A JP2008052794A JP4740273B2 JP 4740273 B2 JP4740273 B2 JP 4740273B2 JP 2008052794 A JP2008052794 A JP 2008052794A JP 2008052794 A JP2008052794 A JP 2008052794A JP 4740273 B2 JP4740273 B2 JP 4740273B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotating electrical
electrical machine
magnetic
rotor
magnetic pole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2008052794A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2009213235A (ja
Inventor
泰行 齋藤
剛志 後藤
徳昭 日野
勝洋 星野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Astemo Ltd
Original Assignee
Hitachi Automotive Systems Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Automotive Systems Ltd filed Critical Hitachi Automotive Systems Ltd
Priority to JP2008052794A priority Critical patent/JP4740273B2/ja
Priority to CN2009100049411A priority patent/CN101527475B/zh
Priority to US12/392,700 priority patent/US8390163B2/en
Priority to EP09002859.8A priority patent/EP2099115B1/en
Publication of JP2009213235A publication Critical patent/JP2009213235A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4740273B2 publication Critical patent/JP4740273B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/44—Series-parallel type
    • B60K6/448—Electrical distribution type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/52—Driving a plurality of drive axles, e.g. four-wheel drive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/007—Physical arrangements or structures of drive train converters specially adapted for the propulsion motors of electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • B60L50/16—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines with provision for separate direct mechanical propulsion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/61—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries by batteries charged by engine-driven generators, e.g. series hybrid electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/10—Electrical machine types
    • B60L2220/14—Synchronous machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/10—Electrical machine types
    • B60L2220/18—Reluctance machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2260/00—Operating Modes
    • B60L2260/20—Drive modes; Transition between modes
    • B60L2260/28—Four wheel or all wheel drive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2270/00—Problem solutions or means not otherwise provided for
    • B60L2270/10—Emission reduction
    • B60L2270/14—Emission reduction of noise
    • B60L2270/145—Structure borne vibrations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Description

本発明は、回転電機およびそれを用いたハイブリッド自動車に関する。
回転電機、特に車両の駆動用として用いられる永久磁石回転電機には、その制御回路であるインバータ装置を含めて小型化と高出力化が要求されている。特に低速回転域において大トルクの出力が可能であり、かつ高速回転域においても高出力が可能な永久磁石回転電機が望まれている。このため、永久磁石回転電機としては従来、高速回転時に弱め界磁が可能であり、しかもリラクタンストルクを活用できる補助突極付の埋込型永久磁石式回転電機が用いられている（例えば特許文献１参照）。
また、高速回転時の遠心力に対する機械的な強度を向上させるために、永久磁石の固定子側にある回転子鉄心と、永久磁石の回転子の中心軸側にある回転子鉄心とを機械的に接続するブリッジ部を設けるものが知られている（例えば特許文献２参照）。
特開１０−１２６９８５号公報 特開２００６−１８７１８９号公報
車両駆動に用いられる永久磁石式回転電機は、体格あたりに要求されるトルクが非常に大きい。また、回転電機から出力されるトルクを大きくするためには一般に、固定子巻線に流す電流を大きくすればよい。しかし、電流を大きくすると、その分、発熱が大きくなるので、電流密度に熱的な制約が生じる。従って、車両駆動に用いられる永久磁石式回転電機において少しでも多くのトルクを出力するためには、永久磁石の磁束を有効に利用することが有効である。
埋込型永久磁石式回転電機において永久磁石の有効磁束を増やすためには、永久磁石の埋め込み深さを小さく（浅く）して漏れ磁束を少なくすればよい。しかしながら、車両駆動に用いられる埋込型永久磁石式回転電機は高回転で使用されるので、永久磁石の埋め込み深さを小さく（浅く）するためには、遠心力に対する機械的な強度を向上させ、高回転に耐え得る構造とする必要がある。
遠心力に対する機械的な強度を向上させるために前述のブリッジ部を設けた場合、当該ブリッジ部が鉄心と同様の磁性体であることから、ブリッジ部を持たない回転電機に比べ永久磁石の有効磁束は少なくなる可能性がある。
本発明の目的は、永久磁石の有効磁束を考慮しながら、高回転に耐え得る構造をもつ回転電機、及びそれを用いたハイブリッド自動車を提供することである。
本発明は、回転子が回転する際に、磁石を保持している鉄心部分に圧縮応力を発生させるものである。
本発明によれば、永久磁石の有効磁束を考慮しながら、高回転に耐え得る構造をもつ回転電機、及びそれを用いたハイブリッド自動車を提供することができる。
本発明の実施形態は、例えば、永久磁石式回転電機の回転子鉄心に、回転時に圧縮応力を故意に発生させる構造を設け、回転子鉄心に発生する引張応力を低減する回転電機である。ここで、回転時に前記回転子鉄心に発生する圧縮応力と引張応力の絶対値が略等しくなるようにすることが好ましい。
さらに具体的には、永久磁石を内部に埋め込むための磁石挿入孔と、その両側に非磁性部と、さらにその両側に回転子鉄心の外周側からのスリットを有し、回転子の外周から非磁性部までの寸法に比べ、回転子の外周から前記スリットの底部までの寸法を長くすることである。ここで、スリットの開口部に比べてスリットの底部が回転子の磁極中央方向に形成されていることが好ましい。さらに、スリットと非磁性部の間に存在する回転子鉄心の回転子周方向における厚さが、スリットの底部と磁石挿入孔の間に存在する回転子鉄心の回転子周方向における厚さと略等しいことが好ましい。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
まず、本実施例のモータジェネレータが適用される車両の構成を図１に基づいて説明する。本実施例では、２つの異なる動力源を持つハイブリッド電気自動車を例に挙げて説明する。
本実施例のハイブリッド電気自動車は、内燃機関であるエンジンＥＮＧと、モータジェネレータＭＧ１によって前輪ＦＬＷ，ＦＲＷを、モータジェネレータＭＧ２によって後輪ＲＬＷ，ＲＲＷをそれぞれ駆動するように構成された四輪駆動式のものである。本実施例では、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭＧ１によって前輪ＦＬＷ，ＦＲＷを、モータジェネレータＭＧ２によって後輪ＲＬＷ，ＲＲＷをそれぞれ駆動する場合について説明するが、モータジェネレータＭＧ１によって前輪ＦＬＷ，ＦＲＷを、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭＧ２によって後輪ＲＬＷ，ＲＲＷをそれぞれ駆動するようにしてもよい。
前輪ＦＬＷ，ＦＲＷの前輪車軸ＦＤＳには差動装置ＦＤＦを介して変速機Ｔ／Ｍが機械的に接続されている。変速機Ｔ／Ｍには動力分配機構ＰＳＭを介してモータジェネレータＭＧ１とエンジンＥＮＧが機械的に接続されている。動力分配機構ＰＳＭは、回転駆動力の合成や分配を司る機構である。モータジェネレータＭＧ１の固定子巻線にはインバータ装置ＩＮＶの交流側が電気的に接続されている。インバータ装置ＩＮＶは、直流電力を三相交流電力に変換する電力変換装置であり、モータジェネレータＭＧ１の駆動を制御するものである。インバータ装置ＩＮＶの直流側にはバッテリＢＡＴが電気的に接続されている。
後輪ＲＬＷ，ＲＲＷの後輪車軸ＲＤＳには差動装置ＲＤＦと減速機ＲＧを介してモータジェネレータＭＧ２が機械的に接続されている。モータジェネレータＭＧ２の固定子巻線にはインバータ装置ＩＮＶの交流側が電気的に接続されている。ここで、インバータ装置ＩＮＶはモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に対して共用のものであって、モータジェネレータＭＧ１用のパワーモジュールＰＭＵ１及び駆動回路装置ＤＣＵ１と、モータジェネレータＭＧ２用のパワーモジュールＰＭＵ２及び駆動回路装置ＤＣＵ２と、モータ制御装置ＭＣＵとを備えている。
エンジンＥＮＧにはスタータＳＴＲが取り付けられている。スタータＳＴＲはエンジンＥＮＧを始動させるための始動装置である。
エンジン制御装置ＥＣＵは、エンジンＥＮＧの各コンポーネント機器（絞り弁，燃料噴射弁など）を動作させるための制御値をセンサや他制御装置などからの入力信号に基づいて演算する。この制御値は制御信号としてエンジンＥＮＧの各コンポーネント機器の駆動装置に出力される。これにより、エンジンＥＮＧの各コンポーネント機器の動作が制御される。
変速機Ｔ／Ｍの動作は変速機制御装置ＴＣＵによって制御されている。変速機制御装置ＴＣＵは、変速機構を動作させるための制御値をセンサや他制御装置などからの入力信号に基づいて演算する。この制御値は制御信号として変速機構の駆動装置に出力される。これにより、変速機Ｔ／Ｍの変速機構の動作が制御される。
バッテリＢＡＴはバッテリ電圧が２００ｖ以上の高電圧のリチウムイオンバッテリであり、バッテリ制御装置ＢＣＵによって充放電や寿命などが管理されている。バッテリ制御装置ＢＣＵには、バッテリの充放電や寿命などを管理するために、バッテリＢＡＴの電圧値及び電流値などが入力されている。尚、図示省略したが、バッテリとしては、バッテリ電圧１２ｖの低圧バッテリも搭載されており、制御系の電源，ラジオやライトなどの電源として用いられている。
エンジン制御装置ＥＣＵ，変速機制御装置ＴＣＵ，モータ制御装置ＭＣＵ及びバッテリ制御装置ＢＣＵは車載用ローカルエリアネットワークＬＡＮを介して相互に電気的に接続されていると共に、総合制御装置ＧＣＵと電気的に接続されている。これにより、各制御装置間では双方向の信号伝送が可能になり、相互の情報伝達，検出値の共有などが可能になる。総合制御装置ＧＣＵは、車両の運転状態に応じて各制御装置に指令信号を出力するものである。例えば総合制御装置ＧＣＵは、運転者の加速要求に基づいたアクセルの踏み込み量に応じて車両の必要トルク値を算出し、この必要トルク値を、エンジンＥＮＧの運転効率が良くなるように、エンジンＥＮＧ側の出力トルク値とモータジェネレータＭＧ１側の出力トルク値とに分配し、分配されたエンジンＥＮＧ側の出力トルク値をエンジントルク指令信号としてエンジン制御装置ＥＣＵに出力し、分配されたモータジェネレータＭＧ１側の出力トルク値をモータトルク指令信号としてモータ制御装置ＭＣＵに出力する。
次に、本実施例のハイブリッド自動車の動作について説明する。
ハイブリッド電気自動車の始動時，低速走行時（エンジンＥＮＧの運転効率（燃費）が低下する走行領域）は、モータジェネレータＭＧ１によって前輪ＦＬＷ，ＦＲＷを駆動する。尚、本実施例では、ハイブリッド電気自動車の始動時及び低速走行時、モータジェネレータＭＧ１によって前輪ＦＬＷ，ＦＲＷを駆動する場合について説明するが、モータジェネレータＭＧ１によって前輪ＦＬＷ，ＦＲＷを駆動し、モータジェネレータＭＧ２によって後輪ＲＬＷ，ＲＲＷを駆動するようにしてもよい（四輪駆動走行をしてもよい）。インバータ装置ＩＮＶにはバッテリＢＡＴから直流電力が供給される。供給された直流電力はインバータ装置ＩＮＶによって三相交流電力に変換される。これによって得られた三相交流電力はモータジェネレータＭＧ１の固定子巻線に供給される。これにより、モータジェネレータＭＧ１は駆動され、回転出力を発生する。この回転出力は動力分配機構ＰＳＭを介して変速機Ｔ／Ｍに入力される。入力された回転出力は変速機Ｔ／Ｍによって変速され、差動装置ＦＤＦに入力される。入力された回転出力は差動装置ＦＤＦによって左右に分配され、左右の前輪車軸ＦＤＳにそれぞれ伝達される。これにより、前輪車軸ＦＤＳが回転駆動される。そして、前輪車軸ＦＤＳの回転駆動によって前輪ＦＬＷ，ＦＲＷが回転駆動される。
ハイブリッド電気自動車の通常走行時（乾いた路面を走行する場合であって、エンジンＥＮＧの運転効率（燃費）が良い走行領域）は、エンジンＥＮＧによって前輪ＦＬＷ，ＦＲＷを駆動する。このため、エンジンＥＮＧの回転出力は動力分配機構ＰＳＭを介して変速機Ｔ／Ｍに入力される。入力された回転出力は変速機Ｔ／Ｍによって変速される。変速された回転出力は差動装置ＦＤＦを介して前輪車軸ＦＤＳに伝達される。これにより、前輪ＦＬＷ，ＦＲＷが回転駆動される。また、バッテリＢＡＴの充電状態を検出し、バッテリＢＡＴを充電する必要がある場合は、エンジンＥＮＧの回転出力を、動力分配機構ＰＳＭを介してモータジェネレータＭＧ１に分配し、モータジェネレータＭＧ１を回転駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ１は発電機として動作する。この動作により、モータジェネレータＭＧ１の固定子巻線に三相交流電力が発生する。この発生した三相交流電力はインバータ装置ＩＮＶによって所定の直流電力に変換される。この変換によって得られた直流電力はバッテリＢＡＴに供給される。これにより、バッテリＢＡＴは充電される。
ハイブリッド電気自動車の四輪駆動走行時（雪道などの低μ路を走行する場合であって、エンジンＥＮＧの運転効率（燃費）が良い走行領域）は、モータジェネレータＭＧ２によって後輪ＲＬＷ，ＲＲＷを駆動する。また、上記通常走行と同様に、エンジンＥＮＧによって前輪ＦＬＷ，ＦＲＷを駆動する。さらに、モータジェネレータＭＧ１の駆動によってバッテリＢＡＴの蓄電量が減少するので、上記通常走行と同様に、エンジンＥＮＧの回転出力によってモータジェネレータＭＧ１を回転駆動してバッテリＢＡＴを充電する。モータジェネレータＭＧ２によって後輪ＲＬＷ，ＲＲＷを駆動するために、インバータ装置ＩＮＶにはバッテリＢＡＴから直流電力が供給される。供給された直流電力はインバータ装置ＩＮＶによって三相交流電力に変換され、この変換によって得られた交流電力がモータジェネレータＭＧ２の固定子巻線に供給される。これにより、モータジェネレータＭＧ２は駆動され、回転出力を発生する。発生した回転出力は、減速機ＲＧによって減速されて差動装置ＲＤＦに入力される。入力された回転出力は差動装置ＲＤＦによって左右に分配され、左右の後輪車軸ＲＤＳにそれぞれ伝達される。これにより、後輪車軸ＲＤＳが回転駆動される。そして、後輪車軸ＲＤＳの回転駆動によって後輪ＲＬＷ，ＲＲＷが回転駆動される。
ハイブリッド電気自動車の加速時は、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭＧ１によって前輪ＦＬＷ，ＦＲＷを駆動する。尚、本実施例では、ハイブリッド電気自動車の加速時、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭＧ１によって前輪ＦＬＷ，ＦＲＷを駆動する場合について説明するが、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭＧ１によって前輪ＦＬＷ，ＦＲＷを駆動し、モータジェネレータＭＧ２によって後輪ＲＬＷ，ＲＲＷを駆動するようにしてもよい（四輪駆動走行をしてもよい）。エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭＧ１の回転出力は動力分配機構ＰＳＭを介して変速機Ｔ／Ｍに入力される。入力された回転出力は変速機Ｔ／Ｍによって変速される。変速された回転出力は差動装置ＦＤＦを介して前輪車軸ＦＤＳに伝達される。これにより、前輪ＦＬＷ，ＦＲＷが回転駆動される。
ハイブリッド電気自動車の回生時（ブレーキを踏み込み時，アクセルの踏み込みを緩めた時或いはアクセルの踏み込みを止めた時などの減速時）は、前輪ＦＬＷ，ＦＲＷの回転力を前輪車軸ＦＤＳ，差動装置ＦＤＦ，変速機Ｔ／Ｍ，動力分配機構ＰＳＭを介してモータジェネレータＭＧ１に伝達し、モータジェネレータＭＧ１を回転駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ１は発電機として動作する。この動作により、モータジェネレータＭＧ１の固定子巻線に三相交流電力が発生する。この発生した三相交流電力はインバータ装置ＩＮＶによって所定の直流電力に変換される。この変換によって得られた直流電力はバッテリＢＡＴに供給される。これにより、バッテリＢＡＴは充電される。一方、後輪ＲＬＷ，ＲＲＷの回転力を後輪車軸ＲＤＳ，差動装置ＲＤＦ，減速機ＲＧを介してモータジェネレータＭＧ２に伝達し、モータジェネレータＭＧ２を回転駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ２は発電機として動作する。この動作により、モータジェネレータＭＧ２の固定子巻線に三相交流電力が発生する。この発生した三相交流電力はインバータ装置ＩＮＶによって所定の直流電力に変換される。この変換によって得られた直流電力はバッテリＢＡＴに供給される。これにより、バッテリＢＡＴは充電される。
図２は、本実施例のインバータ装置ＩＮＶの構成を示す。
インバータ装置ＩＮＶは、前述したように、パワーモジュールＰＭＵ１，ＰＭＵ２、駆動回路装置ＤＣＵ１，ＤＣＵ２及びモータ制御装置ＭＣＵから構成されている。パワーモジュールＰＭＵ１，ＰＭＵ２は同一構成のものである。駆動回路装置ＤＣＵ１，ＤＣＵ２は同一構成のものである。
パワーモジュールＰＭＵ１，ＰＭＵ２は、バッテリＢＡＴから供給された直流電力を交流電力に変換して、それを対応するモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に供給する変換回路（主回路ともいう）を構成している。また、変換回路は、対応するモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２から供給された交流電力を直流電力に変換してバッテリＢＡＴに供給することもできる。
変換回路はブリッジ回路であり、三相分の直列回路がバッテリＢＡＴの正極側と負極側との間に電気的に並列に接続されて構成されている。直列回路はアームとも呼ばれ、２つの半導体素子によって構成されている。
アームは相毎に、上アーム側のパワー半導体素子と下アーム側のパワー半導体素子とが電気的に直列に接続されて構成されている。本実施例では、パワー半導体素子として、スイッチング半導体素子であるＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）を用いている。ＩＧＢＴを構成する半導体チップは、コレクタ電極，エミッタ電極及びゲート電極の３つの電極を備えている。ＩＧＢＴのコレクタ電極とエミッタ電極との間にはＩＧＢＴとは別チップのダイオードが電気的に接続されている。ダイオードは、ＩＧＢＴのエミッタ電極からコレクタ電極に向かう方向が順方向になるように、ＩＧＢＴのエミッタ電極とコレクタ電極との間に電気的に接続されている。尚、パワー半導体素子としては、ＩＧＢＴの代わりにＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ）を用いる場合もある。この場合、ダイオードは省略される。
パワー半導体素子Ｔｐｕ１のエミッタ電極とパワー半導体素子Ｔｎｕ１のコレクタ電極が電気的に直列に接続されることにより、パワーモジュールＰＭＵ１のｕ相アームが構成されている。ｖ相アーム，ｗ相アームもｕ相アームと同様に構成されており、パワー半導体素子Ｔｐｖ１のエミッタ電極とパワー半導体素子Ｔｎｖ１のコレクタ電極が電気的に直列に接続されることにより、パワーモジュールＰＭＵ１のｖ相アームが、パワー半導体素子Ｔｐｗ１のエミッタ電極とパワー半導体素子Ｔｎｗ１のコレクタ電極が電気的に直列に接続されることにより、パワーモジュールＰＭＵ１のｗ相アームがそれぞれ構成されている。パワーモジュールＰＭＵ２についても、上述したパワーモジュールＰＭＵ１と同様の接続関係で各相のアームが構成されている。
パワー半導体素子Ｔｐｕ１，Ｔｐｖ１，Ｔｐｗ１，Ｔｐｕ２，Ｔｐｖ２，Ｔｐｗ２のコレクタ電極はバッテリＢＡＴの高電位側（正極側）に電気的に接続されている。パワー半導体素子Ｔｎｕ１，Ｔｎｖ１，Ｔｎｗ１，Ｔｎｕ２，Ｔｎｖ２，Ｔｎｗ２のエミッタ電極はバッテリＢＡＴの低電位側（負極側）に電気的に接続されている。
パワーモジュールＰＭＵ１のｕ相アーム（ｖ相アーム，ｗ相アーム）の中点（各アームの上アーム側パワー半導体素子のエミッタ電極と下アーム側パワー半導体素子のコレクタ電極との接続部分）は、モータジェネレータＭＧ１のｕ相（ｖ相，ｗ相）の固定子巻線に電気的に接続されている。
パワーモジュールＰＭＵ２のｕ相アーム（ｖ相アーム，ｗ相アーム）の中点（各アームの上アーム側パワー半導体素子のエミッタ電極と下アーム側パワー半導体素子のコレクタ電極との接続部分）は、モータジェネレータＭＧ２のｕ相（ｖ相，ｗ相）の固定子巻線に電気的に接続されている。
バッテリＢＡＴの正極側と負極側との間には、パワー半導体素子が動作することによって生じる直流電圧の変動を抑制するために、平滑用の電解コンデンサＳＥＣが電気的に接続されている。
駆動回路装置ＤＣＵ１，ＤＣＵ２は、モータ制御装置ＭＣＵから出力された制御信号に基づいて、パワーモジュールＰＭＵ１，ＰＭＵ２の各パワー半導体素子を動作させる駆動信号を出力し、各パワー半導体素子を動作させる駆動部を構成するものであり、絶縁電源，インタフェース回路，駆動回路，センサ回路及びスナバ回路（いずれも図示省略）などの回路部品から構成されている。
モータ制御装置ＭＣＵは、マイクロコンピュータから構成された演算装置であり、複数の入力信号を入力し、パワーモジュールＰＭＵ１，ＰＭＵ２の各パワー半導体素子を動作させるための制御信号を駆動回路装置ＤＳＵ１，ＤＳＵ２に出力する。入力信号としてはトルク指令値τ*１，τ*２、電流検知信号Ｉｕ１〜Ｉｗ１，Ｉｕ２〜Ｉｗ２、磁極位置検知信号θ１，θ２が入力されている。
トルク指令値τ*１，τ*２は車両の運転モードに応じて上位の制御装置から出力されたものである。トルク指令値τ*１はモータジェネレータＭＧ１に、トルク指令値τ*２はモータジェネレータＭＧ２にそれぞれ対応する。電流検知信号Ｉｕ１〜Ｉｗ１は、インバータ装置ＩＮＶの変換回路からモータジェネレータＭＧ１の固定子巻線に供給されるｕ相〜ｗ相の入力電流の検知信号であり、変流器（ＣＴ）などの電流センサによって検知されたものである。電流検知信号Ｉｕ２〜Ｉｗ２は、インバータ装置ＩＮＶからモータジェネレータＭＧ２の固定子巻線に供給されたｕ相〜ｗ相の入力電流の検知信号であり、変流器（ＣＴ）などの電流センサによって検知されたものである。磁極位置検知信号θ１はモータジェネレータＭＧ１の回転の磁極位置の検知信号であり、レゾルバ，エンコーダ，ホール素子，ホールＩＣなどの磁極位置センサによって検知されたものである。磁極位置検知信号θ２はモータジェネレータＭＧ１の回転の磁極位置の検知信号であり、レゾルバ，エンコーダ，ホール素子，ホールＩＣなどの磁極位置センサによって検知されたものである。
モータ制御装置ＭＣＵは、入力信号に基づいて電圧制御値を演算し、この電圧制御値を、パワーモジュールＰＭＵ１，ＰＭＵ２のパワー半導体素子Ｔｐｕ１〜Ｔｎｗ１，Ｔｐｕ２〜Ｔｎｗ２を動作させるための制御信号（ＰＷＭ信号（パルス幅変調信号））として駆動回路装置ＤＣＵ１，ＤＣＵ２に出力する。
一般にモータ制御装置ＭＣＵが出力するＰＷＭ信号は、時間平均した電圧が正弦波になるようにしている。この場合、瞬時の最大出力電圧は、インバータの入力である直流ラインの電圧だから、正弦波の電圧を出力する場合には、その実効値は１／√２になる。そこで、本発明のハイブリッド車両では、限られたインバータ装置でさらにモータの出力をあげるために、モータの入力電圧の実効値を増やす。つまり、ＭＣＵのＰＷＭ信号が矩形波状にＯＮとＯＦＦしか無いようにする。こうすれば、矩形波の波高値はインバータの直流ラインの電圧Ｖｄｃとなり、その実効値はＶｄｃとなる。これが最も電圧実効値を高くする方法である。
しかし、矩形波電圧は、低回転数領域ではインダクタンスが小さいために電流波形が乱れる問題があり、これによりモータに不要な加振力が発生し騒音が生じる。したがって、矩形波電圧制御は高速回転時のみ使用し、低周波数では通常のＰＷＭ制御を行う。
図３及び図４には、本発明の一実施例をなすモータジェネレータＭＧ１の構成を示す。
本実施例では、モータジェネレータＭＧ１として埋設型永久磁石式三相交流同期機を用いた場合を例に挙げ説明する。尚、本実施例では、モータジェネレータＭＧ１の構成について説明するが、モータジェネレータＭＧ２も同様の構成になっている。
尚、ここで説明する回転電機の実施例は、上述したようなインバータ構造や駆動構造を有する自動車に適用可能であるが、これに限られるものではなく、磁石埋め込み型の回転子を有する回転電機であれば広く適用可能である。
図３に示すように、本実施例のモータジェネレータＭＧ１は、固定子１０と、この固定子１０の内周側に空隙３０を介して対向配置されて、回転可能に保持された回転子２０から構成されている。固定子１０及び回転子２０はハウジングに保持されている。ハウジングは図示省略している。
図４に部位１の拡大図を示す。固定子１０は固定子鉄心１１及び固定子巻線１２を備えている。固定子鉄心１１は複数の磁性体、例えば複数の珪素鋼板を軸方向に積層して形成したものであり、ヨーク部（コアバック部ともいう）及びティース部（突出部或いは突極部ともいう）から構成されている。ヨーク部は、ハウジングの内周側に嵌合された円筒状のヨークコア１１ａ（コアバックともいう）から構成されている。ティース部は、ヨークコア１１ａの内周側から径方向に突出し、所定の間隔をもって周方向に複数配置された複数のティースコア１１ｂから構成されている。本実施例では、ヨークコア１１ａの内周側に７２個のティースコア１１ｂが形成されている。これにより、本実施例では、固定子磁極の極数が７２極の固定子１０が得られる。
隣接するティースコア１１ｂ間のそれぞれには、軸方向に連続すると共に、回転子２０側に７２個のスロット１３が形成されている。７２個のスロット１３内にはスロット絶縁（図示省略）が設けられ、固定子巻線１２を構成するＵ相，Ｖ相，Ｗ相などの複数の相巻線が装着されている。本実施例では、固定子巻線１２の巻き方として分布巻を採用している。ここで、分布巻は、複数のスロット１３を跨いで離間した２つのスロット１３に相巻線が収納されるように、相巻線が固定子鉄心１１に巻かれる巻線方式である。本実施例では、巻線方式として分布巻を採用しているので、弱め界磁制御や、リラクタンストルクを活用して、低回転速度だけでなく高回転速度までの広い回転数範囲についての制御が可能となる。
回転子２０は回転子鉄心２１及び永久磁石２２を備えている。回転子鉄心２１は、複数の円環状の磁性体、例えば複数の円環状の珪素鋼板が軸方向に積層して形成されたものである。回転子鉄心２１の外周部には、周方向に等間隔で配置されると共に、軸方向一側端側から軸方向他側端側に貫通する１２個の永久磁石挿入孔２８が形成されている。永久磁石挿入孔２８のそれぞれは、積層前に円環状の珪素鋼板それぞれの外周部の同一部位に、同一形状，同一寸法，同数の開口部を形成しておくことにより、円環状の珪素鋼板を積層した際、必然的に形成される。
永久磁石挿入孔２８のそれぞれには磁極としての永久磁石２２が挿入されている。これにより、回転子鉄心２１の外周側内部に１２個の永久磁石２２が埋め込まれた回転子２０が得られる。本実施例では、回転子磁極の極数が１２極の回転子２０を例にして説明する。
永久磁石２２は、磁極単位で隣接するもの同士が互いに逆極性となるように、周方向にＳ極のものとＮ極のものが永久磁石挿入孔２８に交互に挿入されている。これにより、隣接する永久磁石２２間のそれぞれにある回転子鉄心２１部分には補助磁極部２５が形成される。補助磁極部２５は、永久磁石２２の磁気回路をバイパスする磁気回路を構成するものであり、固定子１０の起磁力によって直接、磁束を回転子２０側に発生させる領域である。また、永久磁石２２のそれぞれの外周側の回転子鉄心２１部分には磁極片部２６が形成される。磁極片部２６は、永久磁石２２の磁束が通る磁気回路を構成する領域である。
本実施例では、永久磁石２２の磁束によるトルクと、補助磁極部２５を通る磁束によるリラクタンストルクとを両方活用できるので、モータジェネレータＭＧ１の効率を向上させることができる。また、本実施例では、補助磁極部２５によって弱め界磁制御が可能になるので、モータジェネレータＭＧ１の高速運転領域を広げることができる。さらに、本実施例では、磁極片部２６が磁性体であるので、固定子磁極の脈動磁束を緩和することができる。
各回転子磁極における永久磁石２２の周方向両側端部には、磁気的空隙である１対の非磁性部２４が形成されている。非磁性部２４は、各回転子磁極における永久磁石２２の周方向両端部における永久磁石２２の磁束密度分布の傾きを緩やかにするためのものであり、永久磁石挿入孔２９と一体に形成され、永久磁石挿入孔２９に永久磁石２２が挿入されたときに、永久磁石２２の周方向端部に隣接するように形成される。非磁性部２４も永久磁石挿入孔２９と同様に、軸方向の一方から他方に貫通している。非磁性部２４内にはワニスなどの充填材が充填されていても良い。非磁性部２４を設けた本実施例ではコギングトルクを減少させることができる。さらに、非磁性部２４の形成により、非磁性部２４の回転子２０外周側に形成された磁路部２７の径方向の寸法を、永久磁石２２の径方向の幅よりも小さくでき、永久磁石２２の漏洩磁束を低減することができる。実際、磁路部２７の径方向寸法は、永久磁石２２の径方向幅の半分以下である。
非磁性部２４の周方向反磁極側には、回転子２０の外周側からのスリット２３が形成されている。回転子２０の外周から非磁性部２４までの寸法Ｂに比べ、回転子２０の中心からスリット２３の底部までの寸法Ａのほうが長くなっている。
図５には、本実施例のようにスリット２３が形成されている回転子と、スリット２３が形成されていない回転子において発生する応力を縦軸に、回転子の回転速度を横軸にとった特性図を示す。
図５に示すように、スリット２３がない回転子では、絶対値で比較すると圧縮応力よりも引張応力のほうが高い。この応力は、回転時に回転子鉄心２１及び永久磁石２２に発生する遠心力によるもので、回転速度の２乗に略比例する。応力の向きは回転子２０の略周方向となり、磁極片部２６と補助磁極部２５との間の境界に形成された磁路部２７の非磁性部２４側に最大の引張応力が発生する。この際、磁路部２７の固定子１０側には引張応力に比べ絶対値が小さい圧縮応力が発生する。
図４に示す本実施例の回転子においては、絶対値で比較すると圧縮応力と引張応力が略等しく、かつスリット２３のない回転子に比べ回転子鉄心２１に発生する引張応力が小さい。スリット２３には、回転子２０が回転する際に、回転子鉄心２１の部位３２に圧縮応力を発生させることにより、回転子鉄心に発生する引張応力を低減させる効果がある。この場合、引張応力は部位３１に発生する。言い換えれば、回転子鉄心２１に発生する応力全体を、新たに形成した圧縮応力発生部位によって分散させているのである。
すなわち、永久磁石２２に対して周方向に隣接した鉄心部分は、回転子２０の回転によって永久磁石２２及びその外側の回転子鉄心部分である磁極片部２６に遠心力が発生し、当該遠心力によって永久磁石２２に対して周方向に隣接した鉄心部分、ここではスリット２３と永久磁石２２の間の鉄心部分である磁路部２７に応力がかかったときに、圧縮応力を生じさせる部位を持っている。特に、これによって増加した圧縮応力の絶対値が引っ張り応力の絶対値と等しいことが好ましい。これにより、磁路部２７が、あたかもバネのように作用し、当該応力が分散する。
図６に、本発明の別の実施例を示す。以下述べる事項の他は、上記実施例と同様である。
図４と同様に、非磁性部２４の周方向反磁極側には、回転子２０の外周側からのスリット２３が形成されており、回転子２０の外周から非磁性部２４までの寸法Ｂに比べ、回転子２０の中心からスリット２３の底部までの寸法Ａのほうが長くなっている。さらに、磁極中央からスリット２３の開口部までの寸法Ｃに比べ、磁極中央からスリット２３の底部までの寸法Ｄが短い。また、永久磁石２２に対して周方向に隣接した鉄心部分は、非磁性部２４に周方向に隣接している部分から永久磁石２２に向かって湾曲している。
このことにより、補助磁極部２５を大きくとることができ、リラクタンストルクの向上が可能であり、モータジェネレータＭＧ１の効率をさらに向上させることができる。また、引張応力が発生する部位３１の形状をスリット２３の開口部よりも大きな円形状とできるので、さらなる引張応力の低減が望める。スリット２３と非磁性部２４の間に存在する回転子鉄心２１の周方向における厚さが、スリット２３の底部と磁石挿入孔２８の間に存在する回転子鉄心２１の回転子２０の周方向における厚さと略等しくでき、永久磁石２２の漏洩磁束を低減することができる。
図７に、本発明の別の実施例を示す。以下述べる事項の他は、上記実施例と同様である。
永久磁石２２は矩形ではなく、回転子２０の外周側にあたる部分が円弧形状になっている。このように、永久磁石２２の形状が矩形でなくても、上記実施例と同様の効果が得られる。
図８に、本発明の別の実施例を示す。以下に述べる事項の他は、上記実施例と同様である。
１つの磁極に対し、２個の永久磁石２２がＶ字形状に配置されている。このように永久磁石２２の個数が磁極あたり１つでなくても、上記実施例と同様の効果が得られる。
図９に、本発明の別の実施例を示す。以下に述べる事項の他は、上記実施例と同様である。
ここでは、１つの永久磁石２２の周方向両側にあるスリット２３のうち、一方のスリット２３の開口部について、その反永久磁石側の回転子コア表面に図のような切欠き４１を設けたものである。これにより、上記実施例と同様の効果が得られるとともに、回転時のトルクリプル低減の効果も得られる。
尚、ここでは切欠き４１は１つの平面をなしているが、これは曲面でも良い。また、１つの平面ではなく、複数の屈曲部をなすように、複数回切り欠いても良く、またその場合は曲面と平面の組み合わせであっても良い。
図１０に、本発明の別の実施例を示す。以下に述べる事項の他は、上記実施例と同様である。
この実施例は、図９の切欠き４１を、永久磁石２２の周方向両側のスリット２３にそれぞれ設けたものである。これによっても、上記実施例と同様の効果が得られる。切欠き４１の形状については、図９の説明と同様である。
上記のいずれの実施例においても、鉄心材料は高価になるが、高張力電磁鋼板を回転子鉄心に用いることも有効である。
上記のいずれの実施例においても、回転子鉄心に発生する引張応力を低減することで、高回転に耐えながら永久磁石の磁束を有効に利用することができるので、車両駆動に好適な永久磁石式回転電機を安価に提供できる。
本発明の一実施例をなすモータジェネレータが適用されるハイブリッド自動車の構成を示すブロック図。 図１のインバータ装置の回路構成を示す回路図を示す。 図１のモータジェネレータの構造を示す断面図を示す。 図１のモータジェネレータの構造を示す断面の部分拡大図を示す。 図１のモータジェネレータの回転速度−回転子に発生する応力特性図を示す。 本発明の他の実施例をなすモータジェネレータの構造を示す断面の部分拡大図を示す。 本発明の他の実施例をなすモータジェネレータの構造を示す断面の部分拡大図を示す。 本発明の他の実施例をなすモータジェネレータの構造を示す断面の部分拡大図を示す。 本発明の他の実施例をなすモータジェネレータの構造を示す断面の部分拡大図を示す。 本発明の他の実施例をなすモータジェネレータの構造を示す断面の部分拡大図を示す。
符号の説明
２０ 回転子
２１ 回転子鉄心
２２ 永久磁石
２３ スリット
２４ 非磁性部
２７ 磁路部
２８ 磁石挿入孔
４１ 切欠き

Claims (13)

  1. 固定子と、
    前記固定子に空隙を介して配置された回転子と、
    前記回転子の鉄心の内部に周方向に設けられた複数の磁極と、を有し、
    前記回転子の磁極間鉄心部分にスリットを設けるとともに、
    前記磁極と前記磁極間鉄心部分の間には磁気的空隙が設けられており、
    前記スリットと前記磁極の間の鉄心部分は、前記回転子の回転によって前記磁極及び前記磁極の外側の回転子鉄心部分に遠心力が発生し、当該遠心力によって前記スリットと前記磁極の間の鉄心部分に応力がかかったときに、圧縮応力を生じさせる部位を有し、
    前記回転子の外周から前記磁気的空隙の内周側端部までの寸法に比べ、前記回転子の外周から前記スリットの底部までの寸法が長い回転電機。
  2. 請求項１記載の回転電機であって、
    当該スリットと前記磁極の間の鉄心部分は、前記圧縮応力を生じさせる部位によって、当該鉄心部分に生じる応力が分散されている回転電機。
  3. 請求項１記載の回転電機であって、
    前記磁気的空隙の径方向長さは、前記磁極の径方向長さよりも小さく、さらに前記磁気的空隙と前記磁極の径方向外周面は、ほぼ同一の径方向深さに位置しており、
    前記スリットは、周方向の幅が径方向に略同一に設けられている回転電機。
  4. 請求項１記載の回転電機であって、
    前記磁気的空隙の径方向長さは、前記磁極の径方向長さよりも小さく、さらに前記磁気的空的と前記磁極の径方向外周面は、ほぼ同一の径方向深さに位置しており、
    前記スリットは、前記磁気的空隙に対して径方向に対応する部位では、周方向の幅が径方向に略同一に設けられており、前記磁気的空隙よりも径方向内側の部位では、周方向幅が前記磁気的空隙に対応している部位よりも大きい回転電機。
  5. 請求項１記載の回転電機であって、
    前記磁極に対して周方向に隣接した鉄心部分は、前記磁気的空隙に周方向に隣接している部分から前記磁極に向かって湾曲する部位を有する回転電機。
  6. 請求項１記載の回転電機であって、
    前記スリットの開口部のうち、反磁極側の部位に切欠きを設けた回転電機。
  7. 請求項１記載の回転電機であって、
    前記スリットの開口部に比べ、前記スリットの底部が前記回転子の磁極中央方向に形成されている回転電機。
  8. 請求項７記載の回転電機であって、
    前記スリットと前記非磁性部の間に存在する前記回転子鉄心の前記回転子周方向における厚さが、前記スリットの底部と磁石挿入孔の間に存在する前記回転子鉄心の前記回転子周方向における厚さと略等しい回転電機。
  9. 請求項１記載の回転電機であって、
    前記磁極間鉄心部分は、前記固定子の起磁力によるリラクタンストルクを発生する補助磁極としての機能を有する回転電機。
  10. 請求項１記載の回転電機であって、
    それぞれ前記磁極は、複数の永久磁石を周方向に同一磁極方向に並べたものである回転電機。
  11. 請求項１記載の回転電機であって、
    それぞれ前記磁極は、複数の永久磁石を周方向に同一磁極方向に並べたものであり、軸方向断面形状が、前記固定子側に開口するＶ字型に設けられている回転電機。
  12. 請求項１記載の回転電機であって、
    前記固定子は、環状のヨーク鉄心と、該ヨーク鉄心から径方向に突出した複数のティース鉄心から構成されている固定子鉄心と、該固定子鉄心に装着された固定子巻線とを有する回転電機。
  13. 内燃機関の駆動力と、請求項１記載の回転電機の駆動力とによって駆動されるハイブリッド自動車。
JP2008052794A 2008-03-04 2008-03-04 回転電機およびそれを用いたハイブリッド自動車 Expired - Fee Related JP4740273B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008052794A JP4740273B2 (ja) 2008-03-04 2008-03-04 回転電機およびそれを用いたハイブリッド自動車
CN2009100049411A CN101527475B (zh) 2008-03-04 2009-02-20 旋转电机及使用其的混合动力汽车
US12/392,700 US8390163B2 (en) 2008-03-04 2009-02-25 Electric rotating machine and hybrid car provided with the same
EP09002859.8A EP2099115B1 (en) 2008-03-04 2009-02-27 Electric rotating machine and hybrid car provided with the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008052794A JP4740273B2 (ja) 2008-03-04 2008-03-04 回転電機およびそれを用いたハイブリッド自動車

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009213235A JP2009213235A (ja) 2009-09-17
JP4740273B2 true JP4740273B2 (ja) 2011-08-03

Family

ID=40790973

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008052794A Expired - Fee Related JP4740273B2 (ja) 2008-03-04 2008-03-04 回転電機およびそれを用いたハイブリッド自動車

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8390163B2 (ja)
EP (1) EP2099115B1 (ja)
JP (1) JP4740273B2 (ja)
CN (1) CN101527475B (ja)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102498169B (zh) 2009-09-15 2015-08-26 住友大阪水泥股份有限公司 金属氧化物粒子内包树脂粉体及其制造方法、包含金属氧化物粒子内包树脂粉体的分散液和水系分散体以及化妆料
US8359133B2 (en) 2010-02-19 2013-01-22 Ford Global Technologies, Llc Engine power elevation and active battery charge energy management strategies for plug-in hybrid electric vehicles
JP5482423B2 (ja) 2010-05-11 2014-05-07 株式会社デンソー 電動機
CN103004057A (zh) * 2010-07-30 2013-03-27 本田技研工业株式会社 转子及电动机
JP4725684B1 (ja) * 2010-08-10 2011-07-13 株式会社安川電機 発電機および風力発電システム
JP2012110213A (ja) * 2010-10-25 2012-06-07 Asmo Co Ltd モータ
WO2012075188A1 (en) * 2010-11-30 2012-06-07 The Sloan Company, Inc. Dba Sloanled Power control unit
JP5609844B2 (ja) * 2011-05-11 2014-10-22 株式会社デンソー 電動機
WO2013006079A1 (en) 2011-07-06 2013-01-10 General Electric Company Laminated rotor machining enhancement
WO2013006078A1 (en) 2011-07-06 2013-01-10 General Electric Company Laminated rotor balancing provisions
CN102324881B (zh) * 2011-08-12 2013-01-16 东华大学 一种ct扫描机架电机驱动方法
JP5594304B2 (ja) * 2012-02-13 2014-09-24 株式会社安川電機 回転電機
JP5594303B2 (ja) * 2012-02-13 2014-09-24 株式会社安川電機 回転電機
JP5659172B2 (ja) 2012-02-27 2015-01-28 株式会社日立製作所 永久磁石式回転電機
JP2014036554A (ja) * 2012-08-10 2014-02-24 Aisin Seiki Co Ltd ロータヨークおよび該ロータヨークを用いたモータ
US10411532B2 (en) * 2013-10-27 2019-09-10 Moovee Innovations Inc. Software-defined electric motor
JP6481193B2 (ja) * 2014-06-13 2019-03-13 三菱自動車工業株式会社 電動車両
CN107078618B (zh) * 2014-09-24 2020-01-14 Tm4股份有限公司 磁阻辅助外部转子pmsm
JP6706507B2 (ja) * 2016-02-12 2020-06-10 本田技研工業株式会社 車両
GB2553112B (en) * 2016-08-23 2018-10-03 Protean Electric Ltd A rotor for an electric motor or generator
US10063180B2 (en) * 2017-01-31 2018-08-28 Ford Global Technologies, Llc Multiple inverter hybrid drive system
JP7248837B2 (ja) * 2018-04-25 2023-03-29 株式会社日立インダストリアルプロダクツ 回転電機、回転電動機駆動システム、並びに電動車両
GB2586989B (en) * 2019-09-11 2022-07-27 Rolls Royce Plc Electric Machines

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4930201A (en) * 1985-08-14 1990-06-05 Kollmorgen Corporation Method for manufacturing a composite sleeve for an electric motor
JPH06133479A (ja) * 1992-09-02 1994-05-13 Toshiba Corp 永久磁石ロータ及びその製造装置
JP3308828B2 (ja) * 1996-10-18 2002-07-29 株式会社日立製作所 永久磁石回転電機及びそれを用いた電動車両
JP3658507B2 (ja) * 1997-09-29 2005-06-08 株式会社日立製作所 永久磁石回転電機およびそれを用いた電気車両
US6242837B1 (en) 1997-09-29 2001-06-05 Hitachi, Ltd. Permanent magnet rotary machine and electric vehicle using the same
JP2002305859A (ja) 2001-03-30 2002-10-18 Aisin Aw Co Ltd 永久磁石式同期電動機
US6867526B2 (en) * 2001-09-05 2005-03-15 Koyo Seiko Co., Ltd. Brushless DC motor
DE10316831A1 (de) * 2002-04-15 2003-11-27 Denso Corp Permanentmagnetrotor für eine rotierende elektrische Maschine mit Innenrotor und magnetsparender Rotor für einen Synchronmotor
JP4283081B2 (ja) * 2003-10-08 2009-06-24 本田技研工業株式会社 回転電機のロータ
JP4065829B2 (ja) * 2003-10-10 2008-03-26 本田技研工業株式会社 永久磁石式回転子およびブラシレスモータ
JP2005124333A (ja) * 2003-10-17 2005-05-12 Toyota Motor Corp 電動機およびその製造方法
JP2005210783A (ja) * 2004-01-20 2005-08-04 Jatco Ltd 回転機
JP4404670B2 (ja) * 2004-03-31 2010-01-27 三洋電機株式会社 永久磁石式モータ
JP2005341655A (ja) * 2004-05-24 2005-12-08 Denso Corp 磁石埋め込み式回転電機のロータ
JP2006050739A (ja) * 2004-08-03 2006-02-16 Denso Corp 埋め込み磁石型同期モータの磁気騒音低減方法
JP2006074887A (ja) * 2004-09-01 2006-03-16 Suzuki Motor Corp 電動機のロータ
JP4668721B2 (ja) * 2004-11-30 2011-04-13 日立オートモティブシステムズ株式会社 永久磁石式回転電機
JP4815967B2 (ja) * 2005-09-21 2011-11-16 トヨタ自動車株式会社 永久磁石式回転電機
CN1835340A (zh) * 2006-03-30 2006-09-20 上海大学 永磁电机“v”型内置式转子
JP4404223B2 (ja) * 2007-03-20 2010-01-27 株式会社安川電機 電磁鋼板形成体、電磁鋼板積層体、これを備えた永久磁石形同期回転電機用回転子、永久磁石形同期回転電機、該回転電機を用いた車両、昇降機、流体機械、加工機

Also Published As

Publication number Publication date
US20090224623A1 (en) 2009-09-10
EP2099115A2 (en) 2009-09-09
EP2099115A3 (en) 2014-06-25
CN101527475B (zh) 2011-07-13
EP2099115B1 (en) 2016-04-13
JP2009213235A (ja) 2009-09-17
CN101527475A (zh) 2009-09-09
US8390163B2 (en) 2013-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4740273B2 (ja) 回転電機およびそれを用いたハイブリッド自動車
JP4668721B2 (ja) 永久磁石式回転電機
US9893581B2 (en) Rotor, and permanent-magnet-type rotational electric machine, electric drive system, and electric vehicle which are provided with said rotor
JP5745379B2 (ja) 回転電機および電動車両
JP5477161B2 (ja) ダブルステータ型モータ
JP4319961B2 (ja) 回転電機及び電機巻線
JP5722116B2 (ja) 誘導回転電機
JP6589931B2 (ja) 回転電機駆動システム
WO2014188757A1 (ja) 回転電機の回転子、回転電機、電動駆動システム、及び電動車両
JP5572508B2 (ja) 回転電機
WO2013129024A1 (ja) 誘導電動機、電動駆動システム及びそれらを備えた電動車両
JP4430447B2 (ja) 回転電機およびそれを備えた車両
Husain Automotive Electric Motor Drives and Power Electronics
WO2017209248A1 (ja) 回転電機駆動システム
JP2003061208A (ja) ハイブリッド車両用発電電動機

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20091225

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100226

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100226

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100617

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100713

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100910

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110405

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110428

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4740273

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140513

Year of fee payment: 3

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees